基于PLC 的流量控制系统

辽宁工业大学

电气控制与PLC技术课程设计（论文）题目：基于PLC的流量控制系统设计

院（系）：电气工程学院

专业班级：自动化112

学号： 110302032

学生姓名：王毅

指导教师：（签字）

起止时间：2014.6.30~2014.7.11

本科生课程设计（论文）

课程设计（论文）任务及评语

自动化：电气工程学院教研室：

I

本科生课程设计（论文）

摘要

随着科技的飞速发展，自控系统的应用正在不断深入，同时代替传统控制检测技术日益更新。自动控制技术可谓无所不能。

本文提出一种对液体流量进行实时精确控制的设计方案。该方案以PLC控制为基础，由上位机、PL C、电动调节阀组成。它不仅适用于流量控制，在改变动作设备后同样适用于对温度、液位、速度、高度等模拟量的控制。

论文采用文字叙述与图表相结合的方式，逐步做出解释，从而得出具体结论。更清晰的展示了设计的全过程与每个细节之间的处理方式。

关键词：PLC；自动控制；流量控制

II

本科生课程设计（论文）

目录

第1章绪论 (1)

第2章课程设计的方案 (2)

2.1概述 (2)

2.2系统组成总体结构 (2)

2.2.1 控制方案比较和确定 (2)

2.2.2 流量控制系统的组成及原理图 (3)

2.2.3 水流量系统控制流程 (4)

第3章硬件设计 (5)

3.1PLCS7-200介绍 (5)

3.2主机CPU224 (6)

3.3变频器的选择 (8)

3.4水泵电机的选择 (9)

3.5流量变送器的选择 (10)

第4章软件设计 (11)

4.1PLC程序设计 (11)

4.2系统流程图 (11)

4.3程序 (13)

第5章课程设计总结 (16)

参考文献 (17)

III

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第1章绪论

PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它

采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系

统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于

各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC 大多具有完善的数

据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC 的功能单元大量涌现，使PLC

渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上PLC 通信能力的增

强及人机界面技术的发展，使用PLC 组成各种控制系统变得非常容易。

本文提出一种对液体流量进行实时精确控制的设计方案。该方案以PLC控制为基础，由上位机、PL C、电动调节阀组成。它不仅适用于流量控制，在改变动作设备后同样适用于对温度、液位、速度、高度等模拟量的控制。论文采用文字叙述与图表相结合的方式，逐步做出解释，从而得出具体结论。更清晰的展示了设计的全过程与每个细节之间的处理方式。

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第2章课程设计的方案

2.1概述

本设计采用S7-200PLC为核心对液体流量进行控制。随着自动控制技术的迅速发展，PLC对流量的控制技术应用越来越广泛。本文采用PLC对流量进行控制，通过合理的设计，提高流量控制水平，进而改善流量运行的稳定性，使其更加精确。本文主要介绍了流量的PLC控制系统总体方案设计、设计过程、组成、列出流量的梯形图，并给出了系统组成框图，分析流量逻辑关系，提出PLC的编程方法。能够给一些初学者点建议，能够对流量的基本原理、基本编程思路有大致的了解。

2.2系统组成总体结构

2.2.1控制方案比较和确定

流量控制系统主要有流量变送器、变频器、恒流控制单元、电动机组成。系统主要的任务是利用恒流控制单元使变频器控制一台电动机，实现管道流量的恒定，同时还要能对运行数据进行传输和监控。根据系统的设计任务要求，有以下两种方案可供选择：

(1) 通用变频器+单片机(包括变频控制、调节器控制) +流量传感器

这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，具有较高的性价比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用于某一特定领域的小容量的变频恒压供水中。

(2) 通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+流量传感器

这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换，通用性强；由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。

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通过对以上两种方案的比较和分析，可以看出第二种控制方案更适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于数据传输的优点，又能达到系统稳定性及控制精度的要求。

2.2.2流量控制系统的组成及原理图

基于PLC的流量控制系统主要有变频器、可编程控制器、流量变送器和水泵电机一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图2.1所示：